شبيه سازي و تحليل جريان در مولد بخار افقي نيروگاه هسته اي بوشهر

Simulation and analysis of bushehr nuclear power plant steam generator

مولدهاي بخار به عنوان رابط ميان مدار اول و دوم نيروگاه هاي هسته اي آبي تحت فشار در توليد بخار لازم براي حركت توربين و در نتيجه توليد برق از اهميت بسزايي برخوردار مي باشند. تحليل ترموهيدروليك با هدف ايجاد مدلي مناسب در پيش بيني پراكندگي بخار در فضاي مولد بخار مي تواند طراحي و بررسي اين جز مهم از نيروگاه را تحت تاثير قرار دهد. در اين گونه مدل سازي هاي ترموهيدروليكي، شبيه سازي و آناليز جريان دوفازي عبوري از دسته لوله ها در طراحي و آناليزهاي ايمني از اهميت بالايي در طراحي مولدهاي بخار برخوردار است. پيچيدگي بالا در هندسه مولد بخار در كنار تعداد زياد لوله ها بر دشواري هر چه بيشتر تحليل هاي عددي مي افزايد. در شبيه سازي حاضر به كمك ديناميك سيالات محاسباتي دسته لوله ها به عنوان جسم متخلخل مدل شده است و در تحليل معادلات حاكم بر جسم متخلخل از معادلات مرتبط به نيروي درگ و نيروي مقاوم ناشي از ديواره ي دسته لوله هاي مولد بخار به كمك معادلات تجربي موجود در پژوهش هاي مشابه بهره گرفته شده است. در تحليل حاضر انتقال حرارت از مدار اول به مدار دوم به صورت سه بعدي و با استفاده از چشمه ي انرژي در مولد بخار در نظر گرفته شده است. در كنار صحت سنجي مطالعه ي ميدان جريان بكمك تيوري جسم متخلخل، كاهش دامنه محاسباتي با اعمال شرايط مرزي مناسب مورد بررسي قرار گرفته است. مشاهده گرديد كه كسر حجمي بخار بدست آمده با در نظر گرفتن شرايط مرزي خروجي مناسب در مقايسه با فعاليت هاي عددي مشابه تطبيق مناسبي را نسبت به نتايج تجربي ارايه مي نمايد.

Steam generators as an interface between first and second loop of light water nuclear power plants is very important in design and safety analysis. Thermo hydraulic analysis can affect the design and operation of a horizontal steam generator using prediction of vapor distribution. In this kind of thermo hydraulic analysis, simulation and study of the tube bundles is crucial in design and safety study of the steam generator two phase flow field. In this research, due to high complexity of the numerical simulation, the tube bundles have been assumed as the porous media. Two phase flow field correlations such as interfacial drag force and tube bundle resistance force have been obtained by the equations that have been reported in similar computational fluid dynamic researches. The heat transfer from primary side fluid to the secondary is calculated three-dimensionally for each iteration and is supplied as a heat source on the secondary flow field calculation. Besides porous media flow field validation, decrease of computational domain has been studied using appropriate boundary conditions. It was observed that the computed void fraction compared to the experimental results shows better accuracy than similar computational fluid dynamic investigations.